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Thèse de doctorat en géochimie isotopique de la Zone Critique (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 30 mai 2022

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Informations générales

Référence : UMR5204-MATDEL-001
Lieu de travail : LE BOURGET DU LAC
Date de publication : vendredi 29 avril 2022
Nom du responsable scientifique : Mathieu Dellinger
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Problème scientifique : La Zone Critique (ZC) est la fine couche à la surface de la Terre située entre le haut de la canopée et la roche non altérée sous le sol. Elle contient la majeure partie de la vie terrestre et fournit les ressources indispensables aux êtres humains que sont l'alimentation, l'eau et l'énergie. L'altération chimique, c'est à dire le processus conjoint de dissolution des minéraux primaires et de formation des minéraux secondaires d'altération (argiles, oxydes de fer) est un processus essentiel au sein de la zone critique : elle participe à la formation des sols, libère les nutriments nécessaires à la croissance des écosystèmes et régule le cycle du carbone aux longues échelles de temps. Quantifier les flux d'altération (l'érosion chimique) est donc indispensable pour comprendre le fonctionnement de la ZC et des socio-écosystèmes.
L'une des difficultés majeures lorsque l'on étudie l'altération chimique est de déconvoluer l'influence respective des paramètres climatiques, tectoniques et anthropiques. Cette compréhension s'avère pourtant nécessaire pour prédire quel sera l'impact des activités humaines et du changement climatique sur l'évolution future des sols, en particulier dans les zones de montagne où l'érosion chimique est élevée. Toutes ces incertitudes reflètent fondamentalement la difficulté de i) caractériser précisément les sources, processus et signatures d'altération chimique, ii) de discriminer l'influence du temps de résidence des minéraux vs. temps de résidence des eaux de surface sur l'érosion chimique et iii) d'intégrer ces données et observables dans des modèles de bilan de masse et transport-réactif permettant de simuler les processus d'altération chimique à l'échelle du bassin versant. L'ambition de ce projet est donc d'améliorer notre compréhension du fonctionnement de la Zone Critique grâce à l'utilisation de traceurs isotopiques dans les sols et rivières de petits bassins versants de montagne.

Méthodologie : Le travail du doctorant(e) se focalisera sur l'étude des processus d'altération chimique à l'échelle des bassins versants avec un volet d'étude de terrain (mesures et échantillonnages), un volet d'analyses géochimiques sur échantillons en laboratoire et enfin un volet d'analyse des données et de modélisation (bilans de masse et modèles de transport-réactif). Le terrain d'étude sera les Alpes européennes, où les sols sont peu épais donc sensibles aux perturbations environnementales rapides. Par ailleurs, les Alpes ont été exploités et profondément transformés par les activités humaines depuis plusieurs millénaires. Plusieurs types d'échantillons seront étudiés (sols, roches, phase dissoute et particulaire des rivières, colloïdes, apports atmosphériques). Pour contraindre la variabilité spatiale des processus d'altération chimique à l'échelle de la chaine alpine, les échantillons d'eau et de sédiments de rivières seront collectés à différentes saisons dans une trentaine de rivières de caractéristiques différentes à travers la chaine alpine. De plus, l'étude détaillée de chroniques temporelles d'échantillons (20-30 échantillons par an) déjà existantes, sur des petits bassins versants instrumentés dans le réseau OZCAR (comme l'observatoire Draix-Bléone par exemple) permettra de caractériser précisément l'influence de l'hydrologie sur l'altération chimique. Les analyses géochimiques consisteront à mesurer deux traceurs isotopiques de l'altération chimique, les isotopes du lithium (7Li/6Li) et du strontium (87Sr/86Sr). Enfin les données et résultats seront implémentés dans des modèles de transport-réactif à l'échelle du bassin versant afin de mieux caractériser les paramètres et contrôles principaux de l'érosion chimique.

Objectifs : Quantifier les sources, flux et contrôles sur les processus d'altération chimique au sein de la ZC dans les Alpes Européennes. Déterminer les principaux paramètres que contrôlent le fractionnement des isotopes du lithium à l'échelle des bassins versants. Caractériser les processus et signatures d'altération modernes, à l'échelle des bassins versants, afin de reconstruire les trajectoires d'altération des sols au cours de l'Holocène (qui est l'objectif principal du projet LAKE-SWITCH).

Formation doctorale : L'étudiant(e) sera formé(e) à la collection d'échantillon et aux techniques de préparation géochimiques d'échantillons et de mesures isotopiques (utilisation de MC ICP-MS pour les mesures de 7Li/6Li et 87Sr/86Sr, analyse des ions majeurs par chromatographie ionique, mesure des concentrations en éléments traces par ICP-MS quadrupole). Une grande partie du travail de thèse, attaque des échantillons, purification chimique avec des colonnes, se fera au sein des salles blanches.

Contexte de travail

Ce projet de thèse est financé par l'European Research Council (ERC) Starting Grant “LAKE-SWITCH : Using lake sediments to reconstruct soil weathering trajectories over the Holocene”. Cette thèse sera co-dirigée par le Dr. Mathieu Dellinger (CNRS, EDYTEM, mathieu.dellinger@univ-smb.fr), le Dr. Julien Bouchez (CNRS, IPGP, bouchez@ipgp.fr) et le Dr. Pierre Sabatier (MCF, EDYTEM, pierre.sabatier@univ-smb.fr). Le Centre national de la recherche scientifique (CNRS), est le plus grand organisme public français de recherche scientifique. Le/la doctorant(e) sera basé(e) à EDYTEM (UMR CNRS et USMB) au Bourget-du Lac, mais sera aussi amené(e) à effectuer des séjours à l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) pour les analyses isotopiques. Il/elle rejoindra des équipes de travail dynamiques et conviviales : l'équipe « Zone Critique » à EDYTEM, l'équipe G2E à l'IPGP. L'étudiant(e) sera aussi intégré(e) au sein de l'école doctorale SIE (“École doctorale Sciences, ingénierie et environnement”) de l'Université Savoie Mont Blanc (USMB).
Le campus du Bourget-de-lac de l'USMB est idéalement situé, à proximité du lac du Bourget entre Chambéry et Aix-les-Bains, pour des activités de plein air, avec un large choix d'activités sportives et culturelles proposée par l'université. L'IPGP, situé au cœur du 5ème arrondissement de Paris, est un organisme de recherche en géosciences de renommée mondiale, avec environ 100 doctorant(e)s. Le projet bénéficiera de la plateforme analytique de pointe ("PARI") de l'IPGP. L'IPGP fait partie intégrante de l'Université Paris-Cité, l'une des plus importante en France, avec une large gamme de services et d'infrastructures offertes aux étudiants.

Contraintes et risques

Le projet est ouvert aux candidat(e)s de toute nationalité qui possèdent un Master en géochimie ou Sciences de la Terre. Une expérience en géochimie isotopique sera grandement appréciée et une mobilité importante sera nécessaire afin de réaliser les mesures isotopiques sur Paris à l'IPGP dans le cadre du co-encadrement de la thèse. Enfin, une appétence pour le travail de terrain sera appréciée pour les missions d'échantillonnage prévues dans le cadre de ce doctorat.

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